بررسی درایوهای M.2 SSD

آنچه در این مقاله می‌خوانید:

معرفی درایوهای M.2 SSD، معرفی درایوهای mSATA SSD، مقایسه M.2 SSD و mSATA SSD، بررسی M.2 SSD از نظر باس و اندازه، معرفی درایوهای NVMe M.2 SSD، معرفی و مقایسه M.2 مبتنی بر کارت و حافظه اینتل Optane.

همان طور که از گوشه و کنار اخبار تکنولوژی می‌شنویم، در مادربورد های جدید، درایوهای SSD مدام در حال تغییرند و تمامی تلاش‌ها در جهت غیر قابل دیده شدن سخت افزارهای ذخیره سازی است! درایوهای SSD از حالت سابق خود به درایو هایی کوچکتر با ظرفیت چندین برابر تبدیل می‌شوند و در عین حال سرعت را هم افزایش می‌دهند. SSD های سنتی که روی سرور، کامپیوتر یا لپ تاپ شما نصب است، اساسا به عنوان درایوهای 2.5 اینچی (6.35 سانتی متر) شناخته می‌شوند. شاید ذکر این نکته جالب باشد که در اصل این درایوها طولی حدود 2.75 اینچ یا 7 سانتی متر دارند.

SSD ها ابعاد مشابهی با هارد درایو لپ تاپ ها دارند. تولیدکنندگان SSD، این درایوها را در این اندازه استاندارد تولید کرده‌اند تا با لپ تاپ های موجود سازگار باشند پس به راحتی می‌توانید برای لپ تاپ خود بدون هیچ بازنگری خاصی، HHD یا SSD را انتخاب کرده و پیکربندی کنید. در مورد سرورها و استوریج ها و PC ها اما نگرانی کمتری از بابت سایز و اندازه وجود دارد و می‌توانید SSD ها را با استفاده از یک براکت ساده در یک درایو 3.5 اینچی سوار کنید.

اگر قصد ارتقای سیستمی را دارید اما مادربورد آن اصلا اسلات M.2 ندارد، چه کار باید کرد؟

با گذشت زمان، شاسی‌ها برای تکمیل سخت افزارهای خود و امکان نصب درایوهای 2.5 اینچی تکامل یافتند اما باز هم نیازی نیست SSD ها به این اندازه بزرگ باشند. در اصل، یک SSD فقط شامل یک بورد نازک، فلش مموری و چیپ کنترلری است. پس چرا اندازه آن در همین حد نباشد؟

SSD در این اندازه و شکل طراحی شده تا با شاسی‌های موجود سازگار باشد ولی در کل فضایی که SSD در آن قرار می‌گیرد فضای مرده زیادی دارد. این موضوع در طراحی تلفن همراه، و چالش کوچکتر شدن لپ تاپ ها و تبلت ها نکته مهمی است و البته نتیجه کاملا واضح بود: هارد بزرگ 2.5 اینچی، در نهایت باید برود!

در ابتدا mSATA ها وجود داشتند…

اولین قدم در کوچک کردن اندازه هاردها، تولید فرم فاکتور جدیدی به نام مینی SATA یا mSATA بود. جلد و کاور SSD حذف شد و mSATA بدون کاور، متشکل از بورد مستطیل شکلی در ابعاد 1×2 اینچ بود. درایوهای mSATA در اسلات‌های خاصی در لاجیک بورد لپ تاپ و مادربورد کامپیوتر قرار می‌گرفتند. همانطور که از نام آن مشخص است، این اسلات روی باس Serial ATA قرار می‌گیرد. در مقایسه با کابل‌کشی معمولی SATA ، اینترفیس این درایو روی کانکتور PCB است. درایو mSATA، برق مورد نیاز خود را از طریق اسلات می‌گیرد.

mSATA فرم فاکتوری کوچک‌تر از SSD های استاندارد است و برای استفاده در دستگاه‌هایی با قدرت محدود و پورتابل مانند لپ تاپ، تبلت و نوت بوک طراحی شده است. کاربرد دیگر آن در محصولات تجاری است مانند: تابلوهای دیجیتالی، دستگاه‌های Point of Sale مانند دستگاه POS و صندوق فروشگاه‌ها، کیوسک‌های فروش مانند شارژ بلیط مترو و وندینگ ماشین، و پرینترهای چندکاره است.

مزایای mSATA SSD عبارتند از: ابعاد کوچک، مصرف برق کم، بدون صدا و تکان، بوت و خاموش شدن سریع.

از آنجایی که درایوهای mSATA مبتنی بر SATA است، تمام مزایا و محدودیت‌های این رابط را دارد از جمله محدودیت سرعت بالا در جدیدترین نسخه Serial ATA یعنی SATA 3.0. کانکتورهای موجود در درایوهای mSATA به عنوان Mini-PCI شناخته می‌شود که برای نصب اجزای جانبی کوچک آنبورد مانند کارت‌های کوچک وای‌فای، کاربرد دارد.

درایوهای mSATA هنوز هم در بازار هستند چون چندین سال پیش در برخی لپ تاپ ها استفاده شده‌اند و همچنان تقاضا برای آنها برای افزایش ظرفیت وجود دارد. اما چیزی که مسلم است این است که حضور این درایوها بسیار کم شده و هم اکنون تنها در برخی سیستم‌های دسکتاپی مشاهده می‌شوند.

درایوهای mSATA در زمان اوج محبوبشان، جایگزین‌های خوبی بودند و از آنها با نام NGFF یا Next-Generation Form Factor یاد می‌شود و امروزه آنها را به شکل و نام نهایی M.2 در بازار می‌بینیم. این درایوها کوچکتر هستند و به طور بالقوه ظرفیت بیشتری دارند، و مهمتر از همه این که لزوما به SATA وابسته نیستند.

مقایسه Form Factor و Bus در M.2

درایوهای M.2 در اندازه مختصر و مفیدی هستند: شبیه بسته آدامسی که ماژول های NAND و چیپ کنترلری دارد!

NAND اصطلاحی عمومی برای تراشه ها و چیپ های فلش مموری است که ذخیره سازی روی SSD را انجام می‌دهند و از نظر فنی به گیت های منطقی مورد استفاده در ساختار حافظه اشاره دارد.

نکته کلیدی در مورد M.2 این است که M.2 یک فرم فاکتور است و Bus متفاوت با خود M.2 بوده و می‌تواند انواع متفاوتی داشته باشد و تمام تفاوت‌ها می‌تواند ناشی از آن باشد. Bus یعنی مسیر داده‌ای است که داده‌ها به / از درایو M.2 منتقل می‌شود.

نخست به بررسی شکل M.2 می‌پردازیم. هر درایو M.2 با یک عدد چهار یا پنج رقمی مشخص می‌شود که به عنوان بخشی از مشخصات یا نام مدل آن است. واحد اندازه‌گیری بر حسب میلی‌متر است: دو عدد اول، مشخص‌کننده عرض درایو است و دو عدد دوم، طول درایو را نشان می‌دهند.

مزایای mSATA SSD عبارتند از: ابعاد کوچک، مصرف برق کم، بدون صدا و تکان، بوت و خاموش شدن سریع.

سایز استاندارد آن برای استفاده در دسکتاپ و لپ تاپ، 22 میلی‌متر در نظر گرفته شد و به تبع آن، اسلات‌های در دسترس و قابل استفاده با همین عرض به بازار آمد. ابعادی که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد، 60 میلی‌متری یا  M.2-2260و 80 میلی‌متری یا M.2-2280 است. هرچه درایو بلندتر باشد، چیپ های NAND بیشتری می‌تواند روی آن باشد اما در عین حال می‌دانیم که صرفا طول، بیانگر ظرفیت نیست. نکته قابل توجه این است که درایوهای M.2 می‌توانند یک یا دو طرفه باشند.

حالا چرا طول درایو، مهم است، مخصوصا در لپ تاپ ها؟ بیشتر مادربوردهای دسکتاپ که از اسلات M.2 پشتیبانی می‌کنند، دارای جای پیچ‌هایی برای نصب انواع درایوM.2  که معمولا 80 میلی‌متر، 60 میلی‌متر و 42 میلی‌متر وجود دارد بنابراین طول درایو در اینجا مساله‌ی مهمی نیست. اما این مسئله در لپ تاپی با اسلات M.2 متفاوت است: ممکن است فضای محدودی برای درایوهایM.2  با اندازه خاص وجود داشته باشد. بهتر است قبل از خرید، فضای لپ تاپتان را بررسی کنید.

همان طور که ذکر شد، طول درایو M.2 همیشه نشان‌دهنده‌ی ظرفیت درایو نیست اما محدودیت در تراکم چیپ‌هایNAND  و تعداد ماژول های مموری که می‌توانند روی PCB با سایز مشخص قرار گیرند، وجود دارد. در نتیجه، بیشتر درایوهای M.2 که تا به امروز شاهد آن هستیم، حداکثر 2 ترابایت ظرفیت دارند. ظرفیت‌های معمول عبارتند از 128 گیگابایت، 256 گیگابایت، 512 گیگابایت، 1 و 2 ترابایت. کاربرد  M.2 SSDهایی با ظرفیت‌های کمتر 32 و 64 گیگابایت، در اپلیکیشن‌های تعبیه شده وSSD Caching است، که بستگی به تولیدکنندگان پی سی و سرور و … دارد. قیمت این درایو ها بین 25 تا 75 سنت به ازای هر گیگابایت است و بزرگترین عامل تاثیرگذار بر قیمت، نوع گذرگاه و باس درایو است.

بر این نکته مهم تاکید می‌کنم که ممکن است درایوی در فرم فاکتور M.2 باشد اما چیزی در مورد باسی که از آن استفاده می‌کند، گفته نشود. پس حتما درباره سازگاری آن با سخت افزارتان اطمینان حاصل کنید.

مقایسه mSATA SSD و M.2 SSD

فرم فاکتور M.2 در سال 2013 و دو سال پس از mSATA وارد بازار شد. کارایی هر دو درایو mSATA SSD و M.2 SSD بسیار بالاست و اصولا برای دستگاه‌های کوچک مانند تبلت و لپ تاپ طراحی شده‌اند اما از آنجایی که سرعت و کارایی بالایی دارند در سرورها نیز استفاده می‌شوند. تفاوت اصلی این دو در اندازه و کانکتور است.

SSD فقط از اینترفیس SATA استفاده می‌کند اما M.2 SSD یا از SATA یا PCIe پشتیبانی می‌کند. همچنین M.2 از SATAe هم پشتیبانی می‌کند که در SATA 3.2 تعریف شده و کانکتورهای SATA و PCIe را فعال می‌کند. درایو M.2 مبتنی بر SATAe، به هاست می‌گوید که از PCIe استفاده کند یا از SATA. البته محصولات زیادی نیستند که SATAe را پشتیبانی می‌کنند.

فرم فاکتور M.2 در ابعاد مختلفی هستند در حالی که mSATA SSD ها تنها در دو اندازه ارایه شده‌اند و Half-size mSATA SSD هم موجود است.

پهنای باند SATA SSD و mSATA SSD برابر با 6Gbps است اما M.2 SSD می‌توانند به عددی بیشتر از این برسد. PCIe Based M.2 SSD می‌تواند تا 4 تا PCIe Lane و به ازای هر Lane، 1Gbps را پشتیبانی کند. همچنین PCIe Based M.2 SSD از NVMe هم پشتیبانی می‌کند که کارایی بیشتر و زمان تاخیر کمتر را نسبت به دستگاه‌هایی که از ATA یا SCSI استفاده می‌کنند، فراهم می‌کند.

SATAe-based M.2 SSD ها از 2 تا PCIe Lane پشتیبانی می‌کند اما درایوهای پرکاربردی نیستند.

در تصویر زیر از چپ به راست درایوهای زیر را می‌بینید:

1. mSATA SSD
2. 2 SSD (22 mm x 60 mm double-sided)
3. 2 SSD (22 mm x 80 mm single-sided)
4. 5-inch SATA SSD

بازار به استفاده از M.2 SSD ها تمایل بیشتری پیدا کرد تا mSATA SSD ها. M.2 در دستگاه‌های کلاینتی و سیستم‌های انترپرایزی استفاده می‌شوند.

تفاوت اصلی mSATA SSD و M.2 SSD در اندازه و کانکتور است.

اینترفیس و باس در M.2

در این قسمت، به مهمترین مطلب در آپگرید M.2 می‌پردازیم. اکثر اولین درایوهای M.2 در واقع فقط درایوهای معمولی SATA بودند که به اصل اولیه خود برگشته بودند: بورد بدون کاور با کانکتورهای فیزیکی مختلف اما در حقیقت همانند همان درایوهای 2.5 اینچی هستند. کارایی بهتر و قابل ملاحظه‌ای در این درایوهای M.2 SATA در مقایسه با SSD SATA های 2.5 اینچی مشاهده نخواهید کرد زیرا در نهایت، داده و اطلاعات شما پس از خروج از درایو، در همان مسیرهای داخلی در سرور و کامپیوتر حرکت می‌کنند.

این مساله، خیلی هم بد نیست مخصوصا در مورد بعضی از لپ تاپ ها. ممکن است دستگاهی فقط SSD درایوهایM.2  با درگاهSATA  را پشتیبانی کند و در نهایت، میزان ارتقا برای شما در همین مسیر خواهد بود پس تنها دلیل شما برای ارتقا، افزایش ظرفیت است.

در بعضی لپ تاپ ها امکان استفاده از M.2 SSD درایوهایPCI Express-bus  وجود دارد. به تازگی نیز بسیاری مادربوردهای دسکتاپ از اسلات M.2 و PCI Express M.2 SSD پشتیبانی می‌کنند.

اولین نسخه از این M.2 PCI Express SSD ها از دو اینترفیسPCI Express Gen 2.0  استفاده می‌کردند که در مقایسه با SATA 3.0، توان عملیاتی بالاتری دارند که البته تفاوت خیلی زیاد نیست. این وضعیت تغییر کرد و در حال حاضر اکثر درایوهای  جدید M.2، از PCI Express x4 پشتیبانی می‌کنند که با تکنولوژی Non-Volatile Memory Express (NVMe) هماهنگ است در نتیجه کارایی بیشتری را به خصوص در حجم‌های کاری سنگین و دارای صف، به همراه دارند.

NVMe و سرعت بیشتر

NVMe یکی دیگر از موانع فنی است چرا که سیستم ها و مادربورد ها برای قابل بوت بودن این درایوها، نیاز به پشتیبانی در سطح بورد دارند. امروزه اغلب مادربوردهای جدید از درایوهای PCI Express x4 NVMe M.2 پشتیبانی می‌کنند اما بوردهای قدیمی‌تر، بوت شدن از درایو NVMe را پشتیبانی نمی‌کنند. علاوه بر این، کانکتورهای NVMe که پهنای باند بالایی دارند، تنها در برخی سرورها و لپ تاپ ‌های جدید وجود دارند.

همچنین توجه داشته باشید که در بعضی موارد ممکن است لپ تاپی از درایو PCI Express NVMe پشتیبانی کند اما به مادربورد وصل باشد و در نتیجه قابلیت ارتقاپذیری را نداشته باشد. بنابراین، اگر قصد دارید لپ تاپ خود را ارتقا دهید، قبل از خرید یکی از این درایو ها، حتما دفترچه راهنما را نگاه کنید و یا با یک متخصص مشورت کنید.

درایو های PCI Express x4 M.2 که از NVMe پشتیبانی می‌کنند، رواج بیشتری پیدا کرده‌اند. بهترین آنها سامسونگ، خانواده Pro و EVO است. در کنار این مدل‌ها، مدل‌های NVMe را از ADATA، Plextor، WD و دیگران را هم نگاهی خواهیم کرد. این درایوها بسیار سریع هستند طوری که سریع‌ترین درایوهای مبتنی بر SATA را پشت سر گذاشته‌اند.

این درایوها بیشتر برای تولیدکنندگان سرور و پی سی و افرادی که قصد ارتقای سیستم‌های نه چندان قدیمی که ممکن است اسلات M.2 داشته باشند یا اگر هم دارند از PCI Express and/or NVMe پشتیبانی نمی‌کنند و مبتنی بر SATA هستند، مناسب هستند. پس بار دیگر بر این نکته تاکید می‌کنم که قبل از خرید این درایوها مطمئن شوید که سیستم شما از این نوع درایو پشتیبانی می‌کند.

M.2 مبتنی بر کارت و حافظه Optane

اگر می‌خواهید درایو M.2 بخرید، ممکن است بین انتخاب درایوهای مبتنی بر SATA و انتخاب درایوهای PCI Express M.2 بمانید. برای بیشتر کاربران این نکته که آن درایوی که با مادربورد و یا لپ تاپ شما سازگار است انتخاب کنید، کافیست. اما با بررسی جزییات سازگاری باس در M.2 می‌توانید انتخاب بهتری داشته باشید. بسیاری از دستگاه‌های جدید که از M.2 پشتیبانی می‌کنند، از همه انواع درایو هم پشتیبانی می‌کنند.

اگر قصد ارتقای سیستمی را دارید اما مادربورد آن اصلا اسلات M.2 ندارد، چه کار باید کرد؟

یکی از گزینه های ممکن، درایو M.2 روی کارت (M.2 drive on a card) است. یکی از راهکارها در این زمینه استفاده از Plextor و Kingston است. البته Asus هم برای M.2، کارت حامل یا carrier card ارائه می‌دهد. در اصل، همه این محصولات، درایو M.2 را روی کارت افزونه PCIe قرار می‌دهند تا در پی سی هایی که فاقد اسلات M.2 هستند بتوان از طریق این اسلات‌های PCI Express سرعت را افزایش داد.

مزیت استفاده از این محصولات این است که می‌توانید روی درایو M.2 ، هیت سینک داشته باشید. برخی از M.2 SSD هایPCI Express-bus ممکن است هنگام انجام وظایفی مانند خواندن و نوشتن، داغ شوند و در نتیجه سرعت را تحت تاثیر قرار می‌دهند. اگر از سرور استفاده می‌کنید و درایوی دائما داغ می‌شود، معمولا نباید نگران باشید چون بسیاری از این درایوها به قدری سریع هستند که قبل از اینکه بتوانند گرما را تعدیل کنند، انتقال داده و اطلاعات را به اتمام می‌رسانند.

بیایید سری به SSD های اینتل بزنیم. اینتل، محصولات ذخیره سازی مبتنی بر M.2 خود را تحت نام Optane به فروش می‌رساند. توجه داشته باشید که دو نوع متفاوت از درایوها وجود دارد که ممکن است یکسان به نظر برسند.  SSD Optane های اینتل، مانند سایر درایوها، Bootable هستند و می‌توان از آنها به عنوان درایو مستقل برای بوت و یا ذخیره ساز ثانویه (Secondary Storage) استفاده کرد.

نوع دوم یعنی Optane Memory اینتل کلا متفاوت است. این مموری، ماژولی با فرمت M.2 و شبیه به SSD است اما به عنوان کش شتاب دهنده (Accelerating Cache) برای درایوی دیگر، معمولا هارد درایو، عمل می‌کند. باز هم تاکید می‌کنم این دو محصول اینتل، یکسان نیستند؛ پس دقت کنید چه درایوی می‌خرید.

برای مشاوره و خرید قطعات جانبی سرور و استوریج می‌توانید به لینک زیر مراجعه کنید:

خرید انواع هارد سرور و استوریج

منابع:
pcmag.com
techtarget.com